Günesin Katmanlari

Sarı cüce G tayf sınıfı bir yıldız olan Güneş, oluşturduğu gezegen sistemi kütlesinin yüzde 99’luk kısmını oluşturmaktadır. Güneş, kayalık gezegenlerde olduğu gibi belirgin katmanlar yerine, yüzeyine yaklaştıkça yoğunluğu değişen gaz katmanlarına sahiptir.

Ancak iç yapısı belirgin katmanlardan oluşur. Elbette en iç kısmında beklendiği gibi çekirdek olmak üzere, dış kısımlara gidildikçe ışınım katmanı ve konveksiyon katmanına rastlarız. Bu noktadan daha dışarı gidildikçe fotosfer, kromosfer ve koronadan oluşan ”Güneş atmosferi” bizi karşılar.

Yazımızın anahtar kelimelerinden biri olan “fotosfer”, diğer bir deyişle “ışık küre”, Güneş yüzeyinin başladığı yerdir. Yani optik olarak gözlemlediğimiz, Güneş’in görünen yüzeyi fotosferdir ve aynı zamanda 5840 K’lik (K= Kelvin: 0 “sıfır” kelvin, – “eksi” 273 santigrat derecedir) sıcaklığı ile Güneş’in en soğuk katmanıdır. Fotosferin hemen üzerinde bulunan “kromosfer” (renk küre), 20 bin K’lik sıcaklığı ile Güneş tutulmalarında kendini gösterir.

Kromosferin üzerinde, yıldızımızın en dış katmanı olarak bilinen “korona katmanı” ise bir milyon (10^6) K’lik, diğer katmanlara oranla aniden artan sıcaklığıyla 70 yıldan fazla süredir “Koronal Isınım Sorunu” adı altında bilim insanlarını meşgul etmiştir. Çünkü Güneş’in çekirdeğinde sürekli üretilmekte olan yoğun nükleer reaksiyonlardan en uzak noktada bulunan ve aynı zamanda Güneş’in en dış katmanı olan korona katmanının en soğuk katman olması gerekiyor. Ancak bırakın en soğuk katman olmasını, bu katman korona katmanının altında bulunan fotosferden bile 200 kat daha sıcak.

Peki Neden?
Geçmişte sorunun çözümüyle ilgili ortaya bazı varsayımlar atılmış. Örneğin yüksek hızda hareket eden elektronların oluşturabileceği nano-parlamaların aşırı ısı üretebileceği öne sürülmüş. Ancak bu parlamalar bugüne kadar doğrudan hiçbir şekilde gözlenememişler ve dolayısıyla pek de ikna edici olamamışlar. Ancak bugün Japonya, Avrupa ve Amerika’dan oluşan uluslararası bir bilim ekibi konu hakkında Güneş’ten bazı veriler alarak önemli ipuçları elde etmeyi başarmışlar. Görünüşe göre bulmacanın cevabı Güneş’in manyetik alanı içinde gizli.

Ekip, koronal katmanın etkilerini silip süpüren “rezonant emilim” adında bir olgu keşfetmiş. Bu olguya göre, eğer manyetik alanlar sayesinde sürmekte olan iki çeşit dalga varsa, bu durumda bir dalganın daha güçlü olmasını sağlayacak bazı türden senkronize desenler ortaya çıkıyor. Bu durumu bir trambolinde aynı anda zıplayan iki kişiden birinin daha yükseğe sıçramasına benzetebilirsiniz.

Ekip, rezonant emilimin “enine dalgalar” (yukarı ve aşağı hareket) ve “dönüş dalgaları” (anafor hareketi) olmak üzere iki tür dalga arasında oluştuğunu belirlemiş. Her bir dalga hareketinin belirlenmesi için farklı türden uydular kullanılmış. Örneğin enine dalgalar için Hinode Uydusu kullanılırken, dönüş dalgaları ise IRIS Uydusu tarafından gözlenmiş.

Bu iki uydu da manyetik enerjinin nasıl ısıya dönüşebildiğini çözebilmek adına Güneş’in yüzeyinden dışa doğru çıkmakta olan “Güneş çıkıntıları”nı gösteren bir harita oluşturmuşlar. İki uydu da enine dalgaları ve dönüş dalgalarını gözlerken aynı zamanda Güneş çıkıntılarını gözlemeye devam etmiş.

İlginç bir şekilde veriler, dalgaların senkron bir şekilde hareket ettiğini ortaya çıkarmış. Aynı zamanda Güneş’in manyetik alanı boyunca uzanan çıkıntıların alan boyunca 10 bin santigrat dereceden, 100 bin santigrat dereceye yükseldiği gözlenmiş. Ancak sorun şu ki, iki dalga da senkronize bir biçimde aksa bile ortada bir jimnastikçinin daha yükseğe sıçraması gibi ısı enerjisini öylece ortaya çıkaracak bir enerji bulunmuyordu.

Oysa veriler çıkıntı boyunca sıcaklığın 10 kat yükseldiğini göstermekteydi. Bu yüzden verilere göre dalgalar birbirlerine senkronize gözükseler bile kusursuz bir şekilde senkron değillerdi. Enine dalgalar, dönüş dalgalarının ardından hafif bir biçimde farklı akıyordu. Bu, bizim günlük hayatta yaşadığımızın tam aksi bir durum. Çünkü örneğin bir fincan çayı bir çay kaşığıyla karıştırdığınızda kaşığın etrafında dairesel hareketler oluşur.

Yani çayınızı karıştırdığınızda çayınızdaki enine dalgalar ve dönüş dalgaları kusursuz bir uyum içindedir. (Zaten böyle olmasaydı çayımızı karıştırdığımızda ortaya bir anafor çıkmazdı.) Ancak Güneş’in manyetik alanı içinde oluşan dönüş dalgasının gücü, enine dalga hareketinden hemen sonra zirveye ulaşıyordu. Ve aslında bu durum, akıştaki manyetik enerjinin ısı enerjisine dönüşmesi için harika bir yol olan türbülansı oluşturuyordu! Başka bir deyişle enine dalgaların ve dönüş dalgalarının tam olarak senkronize olmaması manyetik bir dinamo meydana getiriyor, bu da bilim insanlarının üzerinde hayli kafa yorduğu koronal tabakadaki aşırı ısıyı oluşturuyordu. Böylece bilim insanlarının yaklaşık 70 yıldır çözemediği “Koronal Isınım Sorunu”nun cevabı, uluslararası bilim ekibinin yoğun çabaları ve iki uydunun da katkılarıyla bulunmuş oldu.

Çeviren ve Geliştiren: Kemal Cihat Toprakçı
Düzenleyen: Sibel İnce

Kaynaklar:
www.iflscience.com/space/why-suns-outer-layer-200-times-hotter-one-belowhttp://www.gunesfizigi.com/gunesin-temel-ozellikleri/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solar/sun.html
https://tr.wikipedia.org/wiki/Güneş
http://sun.stanford.edu/
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_physics

Güneş, 4 adet dış, 3 adet iç olmak üzere toplamda 7 katmandan oluşur. Ancak, Güneş yapısal olarak katı olmadığından söz konusu katmanların kesin sınırları belirsiz veya bulanıktır. Bununla birlikte, katmanlar genel hatlarıyla tanımlanabilir ve özelliklerinden bahsetmek mümkündür.

Güneş Hakkında Şaşırtıcı Gerçekler

• Dünyayı, Ay’ı ve güneş sistemindeki diğer tüm gezegenlerle birlikte uyduları düşünün. Bunların hepsini toplasanız bile güneş sisteminin toplam kütlesinin sadece %0,2’sini oluşturur. Geriye kalan, yani güneş sistemindeki tüm kütlenin %99,8’i Güneş’dir!
• Güneş sisteminin merkezi ve güneş sistemindeki en büyük nesne Güneş’dir. Işık ve ısı sağlayarak Dünya’daki neredeyse tüm yaşamı destekler.
• Güneş, çapı boyunca 109 Dünya’yı yan yana sığdırabilir.
• Güneş’in Dünya gibi katı bir yüzeyi veya katmanları yoktur.
• Güneş, her bir saniyede 600 milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürür.
• Güneş’in kütlesinin yaklaşık %73’ü hidrojen ve %25’i helyumdur. Diğer %2’lik kısmı karbon, oksijen ve azot gibi elementler oluşturur.
• Güneş’te bulunan elementlerin çoğu atomlar şeklindedir. Güneş’in sıcaklığı karşısında hiçbir madde sıvı veya katı olarak hayatta kalamaz. Aslında Güneş o kadar sıcaktır ki, (çekirdekte 15 milyon santigrat) içindeki atomların bile çoğu iyonize olur.

Güneşin Katmanları Nelerdir?

Güneş katmanları iç ve dış olmak üzere iki kategoriye ayrılır. İç katmanlar en içten dışa doğru sırasıyla, çekirdek, ışınımsal bölge ve konveksiyondur. Dış katmanlar ise en dıştan içe doğru sırayla, fotosfer (ışık küre), kromosfer, geçiş bölgesi ve korona‘dır. Şimdi bu katmanları sırasıyla ele alarak özelliklerine değinelim…

Güneşin İç Katmanları

Güneş’in katmanları birbirinden farklıdır ve her biri Güneş’in nihayetinde yaydığı enerjinin üretilmesinde rol oynar. Öncelikle çekirdekle başlayacağız ve katmanlar arasında sırasıyla yolumuza devam edeceğiz.

a) Çekirdek

Güneş’in çekirdeği son derece yoğundur ve tüm enerjisinin ana kaynağıdır. İçinde nükleer enerji salınan bu katman, Güneş iç boyutunun yaklaşık %20’si kadardır ve yaklaşık 15 milyon santigrat derece sıcaklığa sahip olduğu düşünülmektedir. Bu da onu Güneş’in en sıcak katmanı yapar.

b) Işınımsal (Radyoaktif) bölge

Çekirdeğin üzerinde, ışınımsal, ışımasal veya radyoaktif bölge isimleriyle bilinen ve enerjiyi aktarmanın birincil modu olarak adlandırılan bir bölge bulunur. Bu bölge güneş yüzeyine olan uzaklığın yaklaşık %25’inden başlar ve yüzeye giden yolun yaklaşık %70’ine kadar uzanır. Çekirdekte üretilen enerji ilk olarak bu katmandan geçer. Ancak, bölgede fotonlarla taşınan enerji, ışınımsal katman boyunca etkileşme sayılarının çok fazla olması sebebiyle buradan geçmesi milyonlarca yıl sürer.

c) Konveksiyon (Konvektif bölge)

Konvektif bölge veya diğer ismiyle konveksiyon katmanı güneş iç katmanlarından en dışta olanıdır. Yaklaşık 200.000 kilometre derinliğinde kalın bir bölgedir. Enerjiyi konveksiyon hücreleri aracılığıyla radyasyon (ışınımsal) bölgesinin kenarından yüzeye taşır.

Güneşin Dış Katmanları

Güneş’in iç yapısına hızlı değindikten sonra, şimdi de dış katmanlarını ele alacağız. Güneş’in atmosferini dış katmanların oluşturduğunu söylemek yanlış olmaz. Bununla birlikte, iç katmanlarda olduğu gibi dış katmanlar arası sınırlarında da belirsiz veya bulanık olduğunu unutmayın.

a) Fotosfer (Işık küre)

Güneş’in 4 dış katmanından ilki olan Fotosfer ışık küre ismiyle de bilinir. Güneşin görünen yüzeyidir ve diğer bölgelere nazaran görece olarak daha soğuktur (yaklaşık 6700 santigrat derece). Portakal, sarı veya kırmızının farklı renk tonlarında görünür. Fotosferin büyük çoğunluğu granülasyonla kaplıdır. Güneş lekeleri olarak adlandırılan siyahımsı oluşumlar bu katmanda oluşur.

b) Kromosfer (Renk küre)

Güneş atmosferinde fotosferin hemen üzerindeki 5. sınıf katman kromosferdir. Güneş tutulması olduğu zamanlarda görülebilen bu katmanda sıcaklık 7700 santigrat derece civarındadır. Kalınlığının 400 km civarında olduğu düşünülmektedir. NASA’ya göre, Güneş’in merkezine yaklaşıldıkça sıcaklığın arttığı alt katmanların aksine, üst katmanlarda Güneş’ten uzaklaşıldıkça sıcaklık artar. (Kaynak) Kromosferin fotosfere göre daha sıcak olmasının nedeni budur.

c) Geçiş bölgesi

Geçiş bölgesi, kromosfer ve korona arasında kalan yaklaşık 100 km kalınlığında ince bir katmandır. Bu bölgedeki en dikkat çekici detay, sıcaklığın bir anda 500 bin santigrat dereceye kadar yükselmesidir. NASA bu bölgedeki keskin sıcaklık artışının nedenini öğrenebilmek için çeşitli çalışmalar başlatmıştır.

d) Korona (Taç küre)

Güneş’in en dış tabakası koronadır. Güneş tutulması dışında görülemez. Bunun nedeni, fotosferin çok güçlü parlaklığıdır. Parlak şehir ışıklarının zayıf yıldız ışığını görmeyi zorlaştırması gibi, fotosferden gelen yoğun ışık da koronadan gelen görece olarak daha zayıf ışığı gizler. Bununla birlikte, yörüngedeki uzay araçlarından kolaylıkla gözlemlenebilir. Koronadaki sıcaklığın 2 ila 5 milyon santigrat dereceye kadar ulaşabileceği düşünülmektedir.

Güneş Katmanlarının Kısa Özeti

• Güneş’in kütlesi, güneş sisteminin kütlesinin %99,8’i kadardır.
• Güneş çoğunlukla hidrojen ve daha az miktarda helyumdan oluşur.
• Güneşin toplamda 7 katmanı vardır. Bunlar iç ve dış olmak üzere iki başlık altında incelenir.
• İç katmanlar (içten dışa doğru sırayla) çekirdek, ışınımsal ve konveksiyondur.
• Dış katmanlar (içten dışa doğru sırayla) fotosfer, kromosfer, geçiş bölgesi ve koronadır.
• İç katmanlarda merkeze doğru indikçe sıcaklık artarken, dış katmanlarda durum tam tersidir.
• Güneş yüzeyinin özelliklerinden bazıları güneş lekeleri, patlamaları ve bazı çıkıntılardır.
• Güneş’in merkezindeki hidrojenin nükleer füzyonu, Güneş’ten yayılan muazzam miktarda enerji üretir.